Výpočet tepelných strát: ukazovatele a kalkulačka tepelných strát budovy

!

Žiadosť, v komentároch písať komentáre, doplnky.

!

Dom stráca teplo cez obvodové konštrukcie (steny, okná, strecha, základy), vetranie a odvodnenie. Hlavné tepelné straty prechádzajú obvodovými konštrukciami - 60–90% všetkých tepelných strát.

Výpočet tepelných strát doma je potrebný minimálne pre správny výber kotla. Môžete tiež odhadnúť, koľko peňazí sa použije na vykurovanie v plánovanom dome. Tu je príklad výpočtu pre plynový kotol a elektrický. Taktiež je možné vďaka výpočtom analyzovať finančnú efektívnosť izolácie, t.j. pochopiť, či sa náklady na inštaláciu izolácie oplatia s úsporou paliva počas celej životnosti izolácie.

Strata tepla prostredníctvom uzavretých štruktúr

Uvediem príklad výpočtu pre vonkajšie steny dvojpodlažného domu.

1) Vypočítame odolnosť steny voči prestupu tepla a vydelíme hrúbku materiálu jeho koeficientom tepelnej vodivosti. Napríklad, ak je stena postavená z teplej keramiky hrúbky 0,5 m s koeficientom tepelnej vodivosti 0,16 W / (m × ° C), vydelíme 0,5 číslom 0,16: 0,5 m / 0,16 W / (m × ° C) = 3,125 m2 × ° C / W Súčinitele tepelnej vodivosti stavebných materiálov nájdete tu.

2) Vypočítame celkovú plochu vonkajších stien. Tu je zjednodušený príklad štvorcového domu: (10 m široký x 7 m vysoký x 4 strany) - (16 okien x 2,5 m2) = 280 m2 - 40 m2 = 240 m2

3) Jednotku vydelíme odporom proti prestupu tepla, čím získame tepelné straty z jedného štvorcového metra steny o jeden stupeň teplotného rozdielu. 1 / 3,125 m2 × ° C / W = 0,32 W / m2 × ° C

4) Vypočítame tepelné straty stien. Tepelné straty z jedného štvorcového metra steny vynásobíme plochou stien a rozdielom teplôt vo vnútri domu a vonku. Napríklad ak je vnútri + 25 ° C a vonkajšia teplota –15 ° C, potom je rozdiel 40 ° C. 0,32 W / m2 × ° C × 240 m2 × 40 ° C = 3072 W. Toto číslo predstavuje tepelné straty stien. Straty tepla sa merajú vo wattoch, t.j. toto je sila tepelných strát. Prečítajte si tiež:  Ako zapnúť plynový ohrievač vody: manuálne, s piezo zapaľovaním, automaticky

5) V kilowatthodinách je pohodlnejšie pochopiť význam tepelných strát. Za 1 hodinu prejde tepelná energia našimi stenami pri teplotnom rozdiele 40 ° C: 3072 W × 1 h = 3,072 kW × h Energia sa spotrebuje za 24 hodín: 3072 W × 24 h = 73,728 kW × h

Je zrejmé, že počas vykurovacieho obdobia je počasie iné, t.j. teplotný rozdiel sa neustále mení. Preto je na výpočet tepelných strát za celé vykurovacie obdobie potrebné v bode 4 vynásobiť priemerným teplotným rozdielom za všetky dni vykurovacieho obdobia.
Napríklad počas 7 mesiacov vykurovacieho obdobia bol priemerný teplotný rozdiel v miestnosti a vonku 28 stupňov, čo znamená tepelné straty cez steny počas týchto 7 mesiacov v kilowatthodinách:

0,32 W / m2 × ° C × 240 m2 × 28 ° C × 7 mesiacov × 30 dní × 24 h = 10838016 W × h = 10838 kW × h

Číslo je dosť „hmatateľné“. Napríklad, ak bolo kúrenie elektrické, môžete vypočítať, koľko peňazí by sa vynaložilo na kúrenie, vynásobením výsledného čísla nákladmi na kWh. Koľko peňazí bolo vynaložených na kúrenie plynom, môžete vypočítať výpočtom nákladov na kWh energie z plynového kotla. Aby ste to dosiahli, musíte poznať náklady na plyn, teplo spaľovania plynu a účinnosť kotla.

Mimochodom, v poslednom výpočte bolo možné namiesto priemerného teplotného rozdielu, počtu mesiacov a dní (nie však hodín, hodiny necháme), použiť stupňovitý deň vykurovacieho obdobia - GSOP, niektoré informácie o GSOP sú tu. Nájdete už vypočítaný GSOP pre rôzne mestá Ruska a vynásobte tepelné straty z jedného štvorcového metra plochou steny, týmito GSOP a 24 hodinami po prijatí straty tepla v kW * h.

Podobne ako pri stenách musíte vypočítať hodnoty tepelných strát pre okná, vchodové dvere, strechu, základy. Potom všetko spočítajte a získate hodnotu tepelných strát cez všetky obklopujúce konštrukcie.Pre okná, mimochodom, nebude potrebné zisťovať hrúbku a tepelnú vodivosť, zvyčajne už existuje hotová odolnosť skleneného prvku k prenosu tepla vypočítaná výrobcom. Pre podlahu (v prípade doskového základu) nebude teplotný rozdiel príliš veľký, pôda pod domom nie je taká studená ako vonkajší vzduch.

Len o komplexe - výpočet podľa konkrétnych charakteristík

Výpočet tepelných strát sa môže ľahko zmeniť na skutočnú bolesť hlavy. V praxi je možné ukazovatele vypočítať na základe konkrétnych charakteristík budovy. Najdôležitejšie je mať na pamäti, že výpočet nie je založený na ploche, ale na objeme budovy. Je tiež potrebné vziať do úvahy jeho účel a počet podlaží. Teplo sa z domu odvádza cez obvodový plášť budovy.

„Bránami“, ktorými teplý vzduch opúšťa budovu, sú okná, dvere, steny, podlahy a strechy. Okrem toho majú vplyv delta teploty - rozdiel medzi teplotou vzduchu v dome a mimo domu. Nemôžete zľaviť na klimatické podmienky oblasti. Veľká časť tepla sa vydáva ventilačným systémom. Paradoxom je, že pri výpočtoch veľa začínajúcich staviteľov domov zabudne zohľadniť tento parameter a získa čísla, ktoré majú ďaleko od objektivity.

Strata tepla vetraním

Približný objem dostupného vzduchu v dome (neberiem do úvahy objem vnútorných stien a nábytku):

10 m х 10 m х 7 m = 700 m3

Hustota vzduchu pri teplote + 20 ° C 1,2047 kg / m3. Merná tepelná kapacita vzduchu 1,005 kJ / (kg × ° C). Vzduchová hmota v dome:

700 m3 × 1,2047 kg / m3 = 843,29 kg

Povedzme, že všetok vzduch v dome sa mení 5 krát denne (to je približné číslo). Pri priemernom rozdiele medzi vnútornou a vonkajšou teplotou 28 ° C za celé vykurovacie obdobie sa tepelná energia spotrebuje v priemere za deň na ohrev prichádzajúceho studeného vzduchu:

5 × 28 ° C × 843,29 kg × 1,005 kJ / (kg × ° C) = 118 650,903 kJ

118 650,903 kJ = 32,96 kWh (1 kWh = 3600 kJ)

Tých. počas vykurovacej sezóny dôjde pri päťnásobnej výmene vzduchu k strate domu v dôsledku vetrania v priemere o 32,96 kWh tepelnej energie za deň. Počas 7 mesiacov vykurovacieho obdobia budú energetické straty:

7 x 30 x 32,96 kWh = 6921,6 kWh

Aký je najlepší spôsob zníženia tepelných strát vo vašej domácnosti?

Spravidla sa po profesionálnom termovíznom snímaní a spracovaní výsledkov vypracuje správa, ktorá podrobne popisuje zistené nedostatky a dáva odporúčania, ktorých realizácia zaisťuje maximálne zníženie tepelných strát alebo ich úplné odstránenie.

Praktické skúsenosti to dokazujú je možné dosiahnuť zníženie tepelných strát, ak sa prijmú tieto opatrenia:

• Izolujte základ, steny a strechu. Účinným spôsobom na zlepšenie teplotného režimu v miestnostiach je vytvorenie dodatočnej tepelnoizolačnej bariéry.
• Nainštalujte moderné viackomorové okná s dvojitým zasklením alebo vymeňte tesnenie a vybavenie starých okien.
• Usporiadajte systém "teplej podlahy", ktorý poskytuje efektívne vykurovanie použitého priestoru v miestnosti.
• Za radiátor nainštalujte fóliovú clonu, ktorá bude odrážať a smerovať teplo do miestnosti.
• Medzery a praskliny v stenách utesnite tmelom na báze polyuretánu.

Ak nie je možné vykonať celkovú izoláciu, stojí za to použiť jednoduché metódy s minimálnymi nákladmi zamerané na utesnenie švov a prasklín, ako aj na udržanie tesne uzavretých okien a dverí, ktoré sa nebudú vetrať ani raz za hodinu, ale niekoľkokrát za 10 -15 minút ...

Strata tepla kanalizáciou

Počas vykurovacieho obdobia je voda vstupujúca do domu pomerne studená, napríklad má priemernú teplotu + 7 ° C. Keď obyvatelia umývajú riad a kúpajú sa, vyžaduje sa ohrev vody. Taktiež je čiastočne ohrievaná voda z okolitého vzduchu v toaletnej nádrži. Všetko teplo prijaté vodou sa spláchne do odtoku.

Povedzme, že rodina v dome spotrebuje 15 m3 vody mesačne.Merná tepelná kapacita vody je 4,183 kJ / (kg × ° C). Hustota vody je 1 000 kg / m3. Povedzme, že v priemere sa voda vstupujúca do domu ohrieva na + 30 ° C, t.j. teplotný rozdiel 23 ° C.

Podľa toho budú mesačné tepelné straty kanalizáciou:

1 000 kg / m3 × 15 m3 × 23 ° C × 4,183 kJ / (kg × ° C) = 1443135 kJ

1443 135 kJ = 400,87 kWh

Počas 7 mesiacov vykurovacieho obdobia obyvatelia nalievajú do kanalizácie:

7 × 400,87 kWh = 2806,09 kWh

Výber vykurovacích radiátorov

Tradične sa odporúča zvoliť výkon vykurovacieho radiátora podľa plochy vykurovanej miestnosti a pre každý prípad s nadhodnotením 15-20% požiadaviek na výkon.

Uvažujme napríklad, aký správny je spôsob výberu radiátora „plocha 10 m2 - 1,2 kW“.

Tepelný výkon radiátorov závisí od spôsobu ich pripojenia, čo je potrebné zohľadniť pri výpočte vykurovacieho systému

Počiatočné údaje: rohová izba na prvej úrovni dvojpodlažného domu IZHS; vonkajšia stena je vyrobená z dvojradových keramických tehál; šírka miestnosti 3 m, dĺžka 4 m, výška stropu 3 m.

Podľa zjednodušenej výberovej schémy sa navrhuje vypočítať plochu miestnosti, uvažujeme:

3 (šírka) 4 (dĺžka) = 12 m2

Tých. požadovaný výkon vykurovacieho radiátora s 20% príplatkom je 14,4 kW. A teraz poďme vypočítať výkonové parametre vykurovacieho radiátora na základe tepelných strát miestnosti.

Plocha miestnosti v skutočnosti ovplyvňuje úbytok tepelnej energie menej ako plocha jej stien, pričom jedna strana smeruje k vonkajšej strane budovy (fasády).

Preto zvážime oblasť "pouličných" stien v miestnosti:

3 (šírka) 3 (výška) + 4 (dĺžka) 3 (výška) = 21 m2

Ak poznáme plochu stien, ktoré prenášajú teplo „na ulicu“, vypočítame tepelné straty s rozdielom medzi izbovou a vonkajšou teplotou 30 ° (v dome +18 ° C, vonku -12 ° C), a okamžite v kilowatthodinách:

0,91 21 30: 1 000 = 0,57 kW,

Kde: 0,91 - odpor prestupu tepla m2 stien miestnosti otočený do ulice; 21 - plocha „uličných“ múrov; 30 - teplotný rozdiel vo vnútri a mimo domu; 1000 je počet wattov v kilowattoch.

Podľa stavebných noriem sú vykurovacie zariadenia umiestnené na miestach s maximálnymi tepelnými stratami. Napríklad radiátory sú inštalované pod okennými otvormi, tepelnými pištoľami - nad vchodom do domu. V rohových miestnostiach sú batérie inštalované na prázdnych stenách, ktoré sú vystavené maximálnemu účinku vetra.

Ukazuje sa, že na kompenzáciu tepelných strát cez fasádne steny tohto dizajnu je pri 30 ° teplotnom rozdiele v dome a na ulici dostatočné vykurovanie s výkonom 0,57 kWh. Zvyšme požadovaný výkon o 20, dokonca o 30% - dostaneme 0,74 kWh.

Skutočné požiadavky na vykurovací výkon tak môžu byť výrazne nižšie ako schéma obchodovania s podlahovou plochou 1,2 kW na meter štvorcový.

Správny výpočet požadovaných kapacít vykurovacích radiátorov navyše zníži objem chladiacej kvapaliny vo vykurovacom systéme, čo zníži zaťaženie kotla a náklady na palivo.

Meranie tepla na ohrev vzduchu

Pri výpočte tepelných strát budovy je dôležité vziať do úvahy množstvo tepelnej energie spotrebovanej vykurovacím systémom na ohrev vetracieho vzduchu. Podiel tejto energie dosahuje 30% z celkových strát, takže je neprijateľné ju ignorovať. Tepelné straty vetraním doma môžete vypočítať pomocou tepelnej kapacity vzduchu pomocou populárneho vzorca z kurzu fyziky:

Qair = cm (tв - tн). V ňom:

• Qair - teplo spotrebované vykurovacím systémom na ohrev privádzaného vzduchu, W;
• tв a tн - rovnaké ako v prvom vzorci, ° С;
• m je hmotnostný prietok vzduchu prichádzajúceho do domu zvonku, kg;
• с - tepelná kapacita zmesi vzduchu, ktorá sa rovná 0,28 W / (kg ° C).

Tu sú známe všetky hodnoty, okrem hmotnostného prietoku vzduchu pri vetraní priestorov. Aby ste si nekomplikovali svoju úlohu, mali by ste súhlasiť s podmienkou, že sa ovzdušie v celom dome obnovuje raz za hodinu.Potom sa objemový prúd vzduchu dá ľahko vypočítať pridaním objemov všetkých miestností a potom ho musíte previesť na hmotnosť pomocou hustoty. Pretože sa hustota zmesi vzduchu mení v závislosti od jej teploty, musíte z tabuľky vziať vhodnú hodnotu:

Teplota zmesi vzduchu, ºС	— 25	— 20	— 15	— 10	— 5	0	+ 5	+ 10
Hustota, kg / m3	1,422	1,394	1,367	1,341	1,316	1,290	1,269	1,247

Príklad. Je potrebné vypočítať tepelné straty z vetrania budovy, ktorá prijíma 500 m 500 za hodinu pri teplote -25 ° C, vo vnútri sa udržuje na + 20 ° C. Najskôr sa určí hmotnostný prietok:

m = 500 x 1,422 = 711 kg / h

Ohrev takejto masy vzduchu o 45 ° C bude vyžadovať také množstvo tepla:

Qair = 0,28 x 711 x 45 = 8957 W, čo je približne 9 kW.

Na konci výpočtov sa výsledky tepelných strát vonkajšími plotmi zhrnú s tepelnými stratami vetrania, ktoré udávajú celkové tepelné zaťaženie vykurovacieho systému budovy.

Prezentované metódy výpočtu je možné zjednodušiť, ak sa do programu Excel zadajú vzorce vo forme tabuliek s údajmi, čo výrazne urýchli výpočet.

Základné vzorce

Pre získanie viac či menej presného výsledku je potrebné vykonať výpočty podľa všetkých pravidiel, zjednodušená metóda (100 W tepla na 1 m2 plochy) tu nebude fungovať. Celková strata tepla budovou počas chladnej sezóny sa skladá z 2 častí:

• tepelné straty uzavretými štruktúrami;
• straty energie použité na ohrev ventilačného vzduchu.

Základný vzorec na výpočet spotreby tepelnej energie cez vonkajšie ploty je tento:

Q = 1 / R x (tv - tn) x S x (1+ ∑β). Tu:

• Q je množstvo tepla stratené štruktúrou jedného typu, W;
• R - tepelný odpor stavebného materiálu, m² ° С / W;
• S je plocha vonkajšieho plotu, m²;
• tv - teplota vnútorného vzduchu, ° С;
• t - najnižšia teplota okolia, ° С;
• β - dodatočné tepelné straty, v závislosti od orientácie budovy.

Tepelný odpor stien alebo strechy budovy sa určuje na základe vlastností materiálu, z ktorého sú vyrobené, a hrúbky konštrukcie. Na tento účel sa používa vzorec R = δ / λ, kde:

• λ - referenčná hodnota tepelnej vodivosti materiálu steny, W / (m ° C);
• δ je hrúbka vrstvy tohto materiálu, m.

Ak je stena postavená z 2 materiálov (napríklad tehla s izoláciou z minerálnej vlny), potom sa pre každý z nich vypočíta tepelný odpor a výsledky sa spočítajú. Vonkajšia teplota sa volí podľa regulačných dokumentov a osobných pozorovaní, vnútorná teplota sa volí podľa potreby. Dodatočné tepelné straty sú koeficienty určené normami:

1. Keď je stena alebo časť strechy otočená na sever, severovýchod alebo severozápad, potom β = 0,1.
2. Ak je konštrukcia orientovaná na juhovýchod alebo západ, β = 0,05.
3. β = 0, keď je vonkajšie zábradlie otočené na juh alebo juhozápad.